NASAの系外惑星探索衛星TESSが重力マイクロレンズ現象を観測、初の自由浮遊惑星「ローグ・プラネット」発見の可能性＜＜わくわく＞

＜地上に設置された望遠鏡を使用した以前の観測では主に巨大な太陽系外惑星が発見され、ケプラー宇宙望遠鏡は主に遠くに存在する恒星の周囲を公転する惑星を発見したが、TESSは地球から近い恒星の周囲を公転する小さな惑星を多く発見する。＞

＜マサチューセッツ工科大学の開発チームは、最初の有人恒星間航行は、TESSによって発見された惑星になるだろうという楽観的な見解を示している[40]。＞

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NASAの系外惑星探索衛星TESSが重力マイクロレンズ現象を観測、初の自由浮遊惑星「ローグ・プラネット」発見の可能性
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NASAはトランジット系外惑星探索衛星（TESS）の観測データから、短時間のマイクロレンズ現象を確認しました。

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これはどの恒星系にも属しない自由浮遊惑星（ローグ・プラネット）の発見につながるかもしれません。
マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者であるミシェル・クニモト氏は、浮遊惑星が生み出す重力によって発生する、背後の天体を明るくする作用すなわち重力マイクロレンズ効果と思われる現象を、TESSの観測データから発見しました。

浮遊惑星の可能性があるとされる天体TIC-107150013は、太陽系から1万400年ほど離れた位置にあり、TESSの観測データの中には107分間におよぶマイクロレンズ現象のようすが記録されていたとのことです。

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もしこの天体が太陽系から8500光年以内の距離にある場合、その質量は地球の10倍未満だと推測されます。またもし3500光年以内にあるのだとすれば、ほぼ地球と同じ質量と考えられます。

クニモト氏は「現時点ではこれが惑星かどうかを確認することはできない」と述べています。TESSはもともと、その名前が示すとおり、トランジット法と呼ばれる手法により太陽系以外の、恒星を周回する惑星を発見するために開発されました。トランジット法では、観測点から恒星を観測し続け、その前を惑星が横切った際に発生する光の弱まり（減光）を検出することで、そこに惑星が存在すること確認する方法です。

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一方、浮遊惑星の場合はそもそも恒星を周回する軌道から外れた「はぐれ惑星」であるため、通常のトランジット法では発見することができません。そのため、研究者らは星や銀河からの光が観測点に届くまでの間に存在する別の天体の重力によって歪み明るさが増したように見える、「重力レンズ」効果を利用しました。

ただ、浮遊惑星は天体としてはそれほど強大な重力を持たないため、発生する重力レンズ効果も微弱なものになります。そのため、惑星による重力レンズ効果は「重力マイクロレンズ効果」と呼ばれます。

TESSは2018年以降、6000個あまりの太陽系外惑星候補を発見してきました（うち4個は系外惑星として確認）。一方で、自由浮遊惑星は今回が初めてのケースになるかもしれません。それはもちろん、TESSがトランジット法により恒星の光量の変化を検出するための観測機だから。つまり重力マイクロレンズ効果を探すためには使われていなかったということです。

とはいえ、もともと観測対象のわずかな光の変化を検出する能力を持っていることから、減光ではなく、増光効果を持つ重力マイクロレンズの検出にもその観測データは有効だとクニモト氏は述べています。

なお、今回発表された自由浮遊惑星も、現在はあくまで「候補」の段階です。他の多くの太陽系外惑星候補と同様、今後きちんと検証され、確認される必要があります。

ただ、恒星を周回する惑星は一定の間隔で同じ現象を繰り返すのに対し、特定の軌道を持たない自由浮遊惑星は、検出した重力マイクロレンズ効果が再現されないため、検証も困難です。研究者はさらにTESSのデータを調査し、追跡観測ができれば、それが本当に自由浮遊惑星か確認できるだろうとしました。

今回の研究に関する論文はArXivに公開され、王立天文学会月報のための査読待ちとなっています。

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ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー以上転載ー
https://www.msn.com/ja-jp/news/techandscience/nasa%E3%81%AE%E7%B3%BB%E5%A4%96%E6%83%91%E6%98%9F%E6%8E%A2%E7%B4%A2%E8%A1%9B%E6%98%9Ftess%E3%81%8C%E9%87%8D%E5%8A%9B%E3%83%9E%E3%82%A4%E3%82%AF%E3%83%AD%E3%83%AC%E3%83%B3%E3%82%BA%E7%8F%BE%E8%B1%A1%E3%82%92%E8%A6%B3%E6%B8%AC-%E5%88%9D%E3%81%AE%E8%87%AA%E7%94%B1%E6%B5%AE%E9%81%8A%E6%83%91%E6%98%9F-%E3%83%AD%E3%83%BC%E3%82%B0-%E3%83%97%E3%83%A9%E3%83%8D%E3%83%83%E3%83%88-%E7%99%BA%E8%A6%8B%E3%81%AE%E5%8F%AF%E8%83%BD%E6%80%A7/ar-AA1nYg26?ocid=msedgntp&cvid=f8314a18443c4f7cbd3734922706250c&ei=9

TESSは、NASAのエクスプローラー計画で打ち上げられた宇宙望遠鏡。ケプラー宇宙望遠鏡の400倍の面積をトランジット法を用いて観測することで太陽系外惑星を探索することをミッションとする[6]。名称は、英語の Transiting Exoplanet Survey Satellite のアクロニム。2018年4月18日、ファルコン9ロケットで打ち上げられ、公転周期が13.7日の地球周回軌道へ投入された[6][2][7][8][9]。ファーストライトは2018年8月7日に実施、同年9月17日に公表された[1][10][11]。

TESSは、2年間の主ミッションの過程で、目標とされた恒星の周囲を公転してトランジットを起こす太陽系外惑星を約1250個検出する見込みであった。また、さらに最終的には観測領域内にある他の恒星の周囲を公転してトランジットを起こす太陽系外惑星を13,000個検出する見込みである[12]。2023年12月21日までの時点で、TESSは7027個の太陽系外惑星候補を発見し、そのうち415個がこれまでに確認されている[13] 。1年目の運用を終えた2019年7月18日、南側の観測が完了し、北側の観測が開始された。2020年7月4日に北側の観測が終了して主ミッションは終了したが、その後最初の延長ミッションに移行して引き続き観測を行った。最初の延長ミッションは2022年9月に終了し、TESSはさらに3年間続く2回目の延長ミッションに入り観測中である[14]。

2年間にわたるTESSの主ミッションの目的は、太陽系外惑星を発見するために、地球の近くに存在する明るい恒星を観測することである。TESSは、広視野カメラを使用して全天の85%に及ぶ観測を行う。TESSによって、ハビタブルゾーンに存在する岩石惑星を含む、小さな惑星の質量、大きさ、密度、軌道を調査することが可能である。TESSは、2021年打ち上げのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のみならず、将来の他の地上あるいは宇宙からの大型望遠鏡による更なる特性評価の対象となる天体も調査する。地上に設置された望遠鏡を使用した以前の観測では主に巨大な太陽系外惑星が発見され、ケプラー宇宙望遠鏡は主に遠くに存在する恒星の周囲を公転する惑星を発見したが、TESSは地球から近い恒星の周囲を公転する小さな惑星を多く発見する。TESSは、トランジットを起こす惑星を持つ近くて明るい主系列星を観測する。これは、詳細な調査を行う対象としては最も好ましいものである[15]。

TESSの地球周回軌道は軌道離心率の高い楕円軌道であり、遠地点はほぼ月と同じ距離で近地点は108,000kmである。TESSは、月が地球の周囲を1周する間に、地球の周囲を2周する。これは、月と2:1の軌道共鳴となっており[16]、軌道は最低10年間は安定すると予想されている。

Googleからのシードマネーを受けてマサチューセッツ工科大学が運用しており[17]、2013年4月5日にNeutron Star Interior Composition Explorer（NICER）と共にNASAによって打ち上げに選ばれたことが発表された[18][19]。

背景
1990年代初頭以来、地上から、とりわけ宇宙からの観測施設では、一般に太陽以外の恒星の周囲を公転する太陽系外惑星の存在を間接的に検出することを可能にしてきた。

トランジット法
300

左の図:惑星のトランジットは、惑星が恒星と観測者の間に来るときに恒星の光度の低下を測定することに基づいている。この部分日食は通常数時間続く。
右の図:見かけの等級11の太陽に似た恒星のK2ミッション（ケプラー）での実装例。点は、推定光度の曲線に対して赤い線で実行された測定に対応する。この低下は、木星（1%）のサイズの惑星では非常に顕著であるが、地球のサイズの惑星をノイズと区別するのは困難である（0.01%）。計測器によって返される値の不規則性は、測定に影響を与えるさまざまなノイズ源（振動、ポインティングのわずかな変更、計測器のエラー、迷光など）が原因である。

ケプラー（黄色）によって観測された領域と比較した、TESS（赤色）によって観測された領域。TESSは、天空全体にわたって非常に近くにある明るい恒星を観測する。一方、ケプラーは、ごく一部の領域にある恒星を観測するが、遠方の惑星を検出できる感度を備えている。
太陽系外惑星を発見するために使用される主な方法は、惑星の通過信号（トランジット）を検出する方法である。惑星が主星の前を横切るときの主星の減光を測定することによって、惑星が検出され、その特性の一部（質量、直径）が推定される。この検出を行うには、いくつかの条件が満たされている必要がある。

信号の弱さを考えると、これは他の現象に対応する可能性がある。例えば、恒星の光度の自然変動、これまで発見されていない伴星によるものなどがある。信号の原因が惑星以外のものでないことを確認するために、少なくとも3回の連続したトランジットを観測・測定することが必要である。2回目のトランジットは公転周期の特定を可能にし、3回目のトランジットは信号の深度などを確認しながらこの特性を検証する。ただし、これらのチェックにもかかわらず、誤検出が依然として発生する可能性があり、通常フォローアップ観測が地上からの観測施設で行われる。
検出の成功は、その恒星に費やされた観測時間とその恒星の周りの惑星の公転周期に依存する。トランジットは軌道を1周するごとに1回だけ発生するため、数年の観測が必要になる場合がある。別の恒星から太陽を確認した場合、地球の確認には少なくとも3年間太陽を継続的に観測する必要がある。火星の場合は6年でなければならない。
信号の深度は非常に小さく、太陽のような恒星の周囲を公転する地球サイズの惑星の場合、約100ppmである。検出は、信号を高精度で測定する検出器の機能に依存している。
恒星の光度（見かけの等級）が高い場合、検出はさらに簡単になる。明るい恒星、つまり、近くまたは遠くにあるが非常に明るい恒星は、より簡単に検出できる。
信号の相対的な変化は、惑星のサイズとその恒星のサイズの比率に直接依存する。赤色矮星を中心に公転する惑星は、赤色巨星を中心に公転する惑星よりもはるかに簡単に検出できる。
トランジットが観測されるためには、太陽系外惑星の軌道面の向きが地球からの視線に平行でなければならない。この場合、統計的に惑星の約5%がそのような状況であるとされている（これは、体系的な調査によって5000個の惑星が発見された場合、理論的には他の宇宙領域から100000個が観測できることを意味する。
ケプラーミッションの限界
NASAのケプラー宇宙望遠鏡は、太陽系外惑星研究の分野で最も強力な機器であり、2009年から2014年の間に、トランジット法によって空のごく一部（0.29%）を恒久的に観測することにより、数千の太陽系外惑星を発見した。このミッションの利点は、同じ恒星を3年以上観測できるため、公転周期が最大1年（地球と同様）の惑星を検出できることである。欠点は、この限られた領域で観測される恒星が遠く離れていることが多く、平均して光度が低いことである。これにより、発見された小さなサイズの惑星（特に地球程度の大きさの惑星）のその後の観測は、地上からの望遠鏡や、ハッブル宇宙望遠鏡、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のような宇宙望遠鏡でははるかに困難になる。しかし、地球型の太陽系外惑星の研究は、太陽系の形成のメカニズムを研究する惑星科学者にとって非常に興味深いものである。TESSのミッションは、ケプラーのミッションとは大きく異なる。TESSは全天の恒星を観測するために設計されており、明るい恒星（ケプラーによって観測された恒星の30~100倍明るい）に焦点を合わせているため、地球型惑星を多く発見することができる。しかし、TESSによる全天の観測は、公転周期が平均してほんの数週間である惑星に制限される[20][21]。

TESSの特性とケプラーの特性の比較
特性 ケプラー TESS
プログラム ディスカバリー計画 エクスプローラー計画
費用 約5億米ドル 約2億米ドル
質量 1050kg 350kg
測光感度 40 ppm（見かけの等級12） 200 ppm（見かけの等級12）
フル画像サイズ 96メガピクセル 4×16メガピクセル
シャッター速度 6秒 2秒
観測データ 30分ごとの事前に選択された恒星の光度 2分ごとの事前に選択された恒星の光度
30分ごとの完全な画像
ミッション期間 3.5年 2年
観測された宇宙領域 3000光年までの空の0.25% <200光年の空の90%
恒星の観測期間 4年間 27日（63%）から356日（1.7%）まで
太陽系外惑星の公転周期 1年まで 平均10日
観測された恒星 すべてのタイプ及び大きさ G型・K型で見かけの等級≤12
ミッションで発見された惑星 >2300の確認された惑星[22]、遠くの恒星やすべてのタイプの恒星の周囲の惑星が含まれる 比較的近くの恒星の周囲の約500の地球程度の大きさまたはスーパーアースを含む1,700の惑星（予測）
歴史
2005年、マサチューセッツ工科大学（MIT）とスミソニアン天体物理観測所（SAO）によってプロジェクトが最初に議論された[23]。TESSの起源は個人、Google、およびカヴリ財団による民間資金からデザインが開発された2006年である[24]。2008年には、MITがTESSを完全なNASAのミッションにするといったことを提案し、その提案をゴダード宇宙飛行センターのSMEXへ提出したが[24]、承認されなかった[25]。2010年にエクスプローラー計画のミッションとして再提出され、2013年4月にMedium Explorer missionとして承認された[26][24][27]。TESSは2015年に最終設計審査（CDR）に合格し、製造の開始が可能となった[24]。ケプラーの打ち上げ時の費用は6億4000万ドルであったが、TESSの費用はわずか2億ドル（さらに打ち上げには8700万ドル）であった[28][29]。このミッションでは、恒星の定期的な光度の変化を観測することによって太陽系外惑星を発見する。TESSは、そのような太陽系外惑星を発見するために、太陽の近くに存在する20万個の明るい恒星を観測する。TESSは2018年4月18日にSpaceXのファルコン9ロケットに搭載されて打ち上げられた。

ミッションの概要
Duration: 3 minutes and 30 seconds.3:30
TESS - 南半球の星空
（ビデオ（3:30）;2019年7月18日）
TESSは、全天においてトランジットを起こす太陽系外惑星の観測を行うよう設計されている[18][30]が、このようなミッションは初めてである。4つの広角望遠鏡と関連するCCDイメージセンサ検出器が備え付けられている。観測データは2週間ごとに地球に送信される。有効露光時間が2時間のフルフレーム画像も送信されるため、ガンマ線バーストのような光学対応天体等、予期しない一時的な現象をとらえることも可能である。TESSはGuest Investigator programを伴っており、他の組織に所属する天文学者が自らの研究に使用することも可能となっている。これにより、更に20,000個の天体の調査が可能となる[31]。